[發明專利]用于準確快速測量表面波波速的雙探頭壓電傳感器

在審

• 申請號: 201810239622.8
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108507661A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 肖夏;孔濤
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01H5/00
• 分類號: G01H5/00;G01H11/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一款用于準確快速測量表面波波速的雙探頭壓電傳感器，包括壓電探測器主體和探頭，其特征在于，在主體上開設有兩個平行的通孔，所述的探頭為雙探頭，在通孔內設置有與通孔尺寸相配合的絕緣環，兩個探頭分別固定在每個絕緣環內，探頭的端部設置有劈尖。本發明可以提高表面波波速測量的準確性。

技術領域

本發明屬于無損檢測和超聲表面波技術領域，涉及一種壓電探測器。

背景技術

超大規模集成電路的快速發展對ULSI互連布線系統提出了更大的挑戰。在國際半導體技術發展路線圖中指出，為了正確表征low-k互連薄膜的機械特性、粘附特性等參數，需要發展先進的測試技術。傳統的方法有劃痕法、四點彎曲法、粘揭法、拉伸法等。但這些方法都會對薄膜造成損傷，且測量結果的可靠性差。表面波法具有無損、實驗系統易操作、檢測快速準確等突出優勢，可應用于薄膜研究和制備過程的在線檢測。表面波法通過匹配實驗與理論頻散曲線v(f)獲得薄膜材料的相關參數。其中實驗頻散曲線是通過測量不同頻率表面波在薄膜基底結構中的傳播相速度獲得，是表面波表征技術的核心。

目前，普遍使用的單探頭壓電探測器測量表面波相速度的基本原理是：如圖1所示，表面波信號通過短脈沖紫外激光1激發，寬頻帶線響應壓電探測器2檢測。樣片3與壓電探測器2之間壓合，一起固定在移動平臺4之上。移動平臺4的移動方向與短脈沖紫外激光1的位置垂直。通過移動平臺4的移動，表面波在兩個不同的位置被激發。兩次激發時，短脈沖紫外激光1和壓電探測器2之間的距離分別為x₁和x₂,表面波的相速度可以由公式(1)獲得：

其中Φ₁(f)和Φ₂(f)分別代表在兩個位置所測得的表面波信號的相位相角。

由于測量方式的限制，目前該單探頭壓電探測器在測量精度上還存在一定不足，在測量過程中，移動平臺4從位置x₁移動到位置x₂時不可避免的會存在一定的位移誤差，致使距離x₂－x₁產生一定測量誤差。而在公式(1)中相速度的計算與距離x₂－x₁直接相關。因此采用移動平臺4測量不同位置表面波信號的方式會使表面波相速度的計算產生相應的誤差。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是克服現有技術的不足，對現有的單探頭壓電探測器進行改進提升，提供一種可以提高表面波波速測量準確性的雙探頭壓電探測器。

一款用于準確快速測量表面波波速的雙探頭壓電傳感器，包括壓電探測器主體和探頭，其特征在于，在主體上開設有兩個平行的通孔，所述的探頭為雙探頭，在通孔內設置有與通孔尺寸相配合的絕緣環，兩個探頭分別固定在每個絕緣環內，探頭的端部設置有劈尖。

本發明通過雙探頭壓電探測器的設計，消除距離x₂－x₁的測量誤差，提高表面波波速測量的準確性。本發明的技術方案如下：

附圖說明

圖1單探頭壓電探測器在不同位置檢測聲表面波示意圖

圖2雙探頭壓電探測器示意圖

圖中編號說明：1短脈沖紫外激光；2單探頭壓電探測器；3樣片；4移動平臺；5紫銅探頭；6劈尖；7絕緣環；8信號線；9壓電探測器主體10壓電探測器固定件。

具體實施方式